王海軍，劉 榮

（內(nèi)蒙古創(chuàng)源金屬電解二系列，內(nèi)蒙古 霍林郭勒 029200）

近年來，我國電解鋁企業(yè)所建電解槽容量越來越大，系列安裝槽臺(tái)數(shù)也越來越多，如何取得優(yōu)秀的生產(chǎn)指標(biāo)，成為各大鋁企業(yè)相互學(xué)習(xí)的熱點(diǎn)問題。從多年的電解生產(chǎn)實(shí)踐中來看，大型預(yù)焙槽能否長期穩(wěn)定高效生產(chǎn)，主要靠電解槽啟動(dòng)后期爐幫的建立以及正常生產(chǎn)過程中穩(wěn)定的過熱度控制。如果電解槽沒有較厚的爐幫，生產(chǎn)不會(huì)穩(wěn)定，也不會(huì)有較高的電流效率。國內(nèi)最近幾年新投產(chǎn)的電解系列很多，有的電解系列啟動(dòng)后期出現(xiàn)冷槽，電解槽伸腿肥大，不利于后期正常生產(chǎn)；還有的電解系列啟動(dòng)后期不長爐幫，啟動(dòng)后就開始往外取電解質(zhì)，造成效率低、指標(biāo)差的現(xiàn)象，由此可見電解槽建立規(guī)整爐膛是非常關(guān)鍵的。國內(nèi)很多著作只是從原理上對如何建設(shè)與維護(hù)規(guī)整爐膛方面進(jìn)行描述，而直接可以采用的實(shí)踐探索不是很多。

1 爐膛內(nèi)型的的理想狀態(tài)與主要作用

啟動(dòng)后期管理的主要目標(biāo)就是建立穩(wěn)固規(guī)整的爐幫。爐幫是由液體電解質(zhì)析出的高分子比冰晶石和α氧化鋁所組成的固體結(jié)殼，均勻的分布在電解槽內(nèi)側(cè)壁上，形成一個(gè)橢圓形環(huán)。爐幫的構(gòu)建過程實(shí)質(zhì)上是電解質(zhì)溶液偏析層層凝固的過程，也是一個(gè)在較好的技術(shù)條件下形成熱平衡的過程。

2 快速建立爐膛的管理工藝

在500KA電解槽建立規(guī)整爐膛的實(shí)踐上，筆者打破傳統(tǒng)電解槽啟動(dòng)后三個(gè)月才能正常的生產(chǎn)的理念，后期管理利用兩個(gè)月建立爐膛收到良好的效果，節(jié)省能耗，槽況平穩(wěn)，指標(biāo)穩(wěn)步上升，特別是在電解槽長期穩(wěn)定、高效上起著決定性的作用。

2.1 快速建立爐膛過程中需注意的問題

快速建立爐膛，是相對傳統(tǒng)后期管理三個(gè)月而言的，由于采用快速降電壓技術(shù)會(huì)造成熱收入快速減少，極易造成電解質(zhì)收縮快，從而導(dǎo)致分子比槽溫等技術(shù)參數(shù)跟著快速變化，需要注意以下幾點(diǎn)：

（1）在高電壓期及時(shí)補(bǔ)夠足量的電解質(zhì)量，避免電壓下降以后補(bǔ)充電解質(zhì)塊所需的能量輸出，同時(shí)又要避免總高過高出現(xiàn)電解質(zhì)侵蝕倒打料層發(fā)生側(cè)部漏槽安全事故。

（2）根據(jù)分子比下降幅度，要及時(shí)向槽內(nèi)補(bǔ)充純堿，使分子比按照控制范圍保持。

（3）由于灌的在產(chǎn)鋁量大，在添加氟化鋁降分子比的過程中要根據(jù)分子比下降幅度以及過熱度情況及時(shí)往外帶鋁防止?fàn)t底冷、長伸腿現(xiàn)象發(fā)生。

（4）嚴(yán)格控制效應(yīng)系數(shù)，特別是減少難滅、長時(shí)間效應(yīng)對已經(jīng)形成爐幫的破壞。

（5）加大爐面維護(hù)力度杜絕氧化現(xiàn)象發(fā)生，加強(qiáng)碳渣的打撈力度預(yù)防陽極長包、返熱等病槽發(fā)生；如果炭渣未及時(shí)打撈出來，在降低設(shè)定電壓過程中，增量期下料槽電壓卻往上升高，高于上限控制區(qū)域，槽控機(jī)就會(huì)降電壓造成壓極距，電解槽火苗亮黃色、長而無力，槽溫不降低反而升高，此時(shí)應(yīng)該提高設(shè)定電壓，拉開極距，讓炭渣分離出來，嚴(yán)重時(shí)要把返熱處的陽極拔出來進(jìn)行打撈炭渣，拉長NB間隔，待電解槽發(fā)生效應(yīng)以后，槽況就會(huì)好轉(zhuǎn)。

（6）保溫料厚度要達(dá)到15cm~17cm，不宜過厚，并且使用足夠的殼面塊封堵，嚴(yán)禁在邊部未結(jié)殼時(shí)候直接灌氧化鋁，造成氧化鋁不能及時(shí)溶解沉入爐底直接跟陽極底掌接觸形成局部返熱的現(xiàn)象。

2.2 啟動(dòng)后期技術(shù)參數(shù)的管理

2.2.1 效應(yīng)管理及下料間隔調(diào)整

啟動(dòng)后打撈炭渣環(huán)節(jié)至關(guān)重要，在電解槽發(fā)生效應(yīng)槽溫上升裝爐物料逐漸融化后，集中精力打撈炭渣，在灌鋁后要發(fā)生1次~2次陽極效應(yīng)。當(dāng)電解質(zhì)完全清理掉炭渣、封好殼面之后，就可以開通濃度控制。當(dāng)電壓下降到4.6V以下時(shí)，開通RC自動(dòng)控制。

啟動(dòng)后期電解槽向正常生產(chǎn)過渡，電流效率是逐漸升高的。因此下料間隔調(diào)整必須與電流效率升高相匹配。一般來說，啟動(dòng)后10天內(nèi)，電流效率以80%計(jì)算，陽極效應(yīng)系數(shù)控制在1.0次/槽.日。啟動(dòng)后20天~30天，電流效率以90%計(jì)算，陽極效應(yīng)系數(shù)控制在0.3次/槽.日左右。兩個(gè)月左右時(shí)電解槽應(yīng)達(dá)到正常生產(chǎn)時(shí)的狀態(tài)，電流效率以92%計(jì)算，陽極效應(yīng)系數(shù)控制在0.1次/槽.日左右。根據(jù)槽控機(jī)歷史曲線增減量情況及時(shí)調(diào)整下料間隔，防止出現(xiàn)濃度過大、長時(shí)間大減量化爐幫的現(xiàn)象，同時(shí)要加強(qiáng)人工巡視力度減少堵料的發(fā)生，嚴(yán)禁出現(xiàn)連續(xù)幾個(gè)增量期走滿引發(fā)的長效應(yīng)發(fā)生。以上兩點(diǎn)都不利于電解槽保持長期、穩(wěn)定生產(chǎn)。

表1 15日內(nèi)槽電壓的調(diào)整情況

表2 國內(nèi)兩家鋁廠電解槽指標(biāo)對比情況

2.2.2 槽電壓的調(diào)整

采用快速降低設(shè)定電壓的方式減少電解槽熱收入，縮短電解槽啟動(dòng)后的高溫時(shí)間，促進(jìn)電解質(zhì)中高分子比物質(zhì)在側(cè)部結(jié)晶。每當(dāng)電解槽發(fā)生陽極效應(yīng)后是降低設(shè)定電壓的合適時(shí)機(jī)，具體調(diào)整方法：啟動(dòng)后槽電壓在7v~8v之間，考慮到為后續(xù)啟動(dòng)槽培養(yǎng)電解質(zhì)，12h后電壓保持在6.3v左右，灌完鋁以后電壓保持在4.5v~4.8v之間，然后每天降低100mv，電壓在4.25v時(shí)候開始每天降低50mv，一個(gè)月調(diào)整到正常設(shè)定電壓3.960v。具體調(diào)整見表1。

目前，國內(nèi)建設(shè)的新系列都采用大工區(qū)管理模式，因此在整個(gè)系列電解槽啟動(dòng)中，應(yīng)該把所有的電解槽調(diào)整到相同的設(shè)定電壓，不走因槽制宜的生產(chǎn)路線，降低電解槽差異性。

2.2.3 在產(chǎn)鋁量

電解槽內(nèi)的在產(chǎn)鋁量直接影響電解槽熱平衡的建立，同時(shí)也影響爐幫和伸腿的形成以及后期槽況是否穩(wěn)定運(yùn)行。500KA電解槽在產(chǎn)鋁一般選擇38噸，以此來匹配較大的電流強(qiáng)度以及平衡槽內(nèi)磁場。啟動(dòng)后分三次灌鋁，防止電解槽內(nèi)襯溫度驟降造成早期破損。現(xiàn)場具體操作方法如下：24h后連續(xù)灌鋁兩包大約23噸，48h后灌第三包鋁10噸，第三天不出鋁留3.3噸，到第四天開始出鋁（此時(shí)槽內(nèi)鋁量為39.3噸，留38噸，出鋁任務(wù)為1.3噸）。如果灌的在產(chǎn)鋁量少，偏小的鋁量不能平衡槽內(nèi)磁場，造成鋁液鏡面波動(dòng)大，電解槽內(nèi)鋁液層的二次反應(yīng)增加，造成電解槽過熱度大，不利于爐幫的建立。

2.2.4 電解質(zhì)水平

啟動(dòng)初期電解質(zhì)保持總高小于50公分的前提下，高限保持，第1周28cm~30㎝，第2周24cm~27㎝，第3周22cm~24㎝，第4周保持20cm~22㎝，一個(gè)月后保持在18cm~20㎝左右，防止陽極到周期以后電解質(zhì)涮鋼爪影響原鋁質(zhì)量現(xiàn)象。

2.2.5 電解質(zhì)溫度

啟動(dòng)后電解槽內(nèi)襯仍處在吸熱狀態(tài)，扎固糊繼續(xù)焦化，不宜降得過快。第一周保持在980℃~990℃，第二周保持在970℃~980℃，第一個(gè)月保持在965℃~970℃，第45天保持在960℃~970℃，第二個(gè)月保持在955℃~965℃。

2.2.6 分子比調(diào)整

分子比控制上，第一個(gè)月嚴(yán)格保持2.8~2.9，但分子比的調(diào)整一定要平穩(wěn)，以建立堅(jiān)固的高熔點(diǎn)的爐幫。由于新啟槽內(nèi)襯吸鈉及液體電解質(zhì)中較堿成分偏析造成分子比下降，氟化鋁揮發(fā)分子比上升，待分子比不降反升的拐點(diǎn)開始添加氟化鋁。國內(nèi)A鋁廠500KA電解槽在啟動(dòng)一個(gè)月后（25天）開始添加，利用兩個(gè)月時(shí)間把分子比控制到2.35~2.45之間。經(jīng)過后期測量發(fā)現(xiàn)爐幫厚度平均值在15cm左右，伸腿在陽極邊部正下方，建立了良好的規(guī)整爐膛。使電流垂直流向爐底，鋁液鏡面波動(dòng)小降低了鋁的二次反應(yīng)，取得了較高的電流效率。國內(nèi)B鋁廠500KA電解槽，在第二個(gè)月后開始降分子比，由于前期高分子比階段沒有用較大的在產(chǎn)鋁量來控制過熱度，造成過熱度大嚴(yán)重?fù)p失了電流效率，經(jīng)過后期測量發(fā)現(xiàn)爐幫厚度平均值在11cm左右，形成了較大的爐膛。兩家鋁廠分子比調(diào)整曲線見圖1.

圖1 兩鋁廠分子比調(diào)整曲線示意圖

3 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)對比

國內(nèi)兩家鋁廠純凈電解質(zhì)成分，槽型一致，國內(nèi)A鋁廠按照筆者的后期管理工藝思路取得了良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)，達(dá)到同行業(yè)先進(jìn)水平。通過對比發(fā)現(xiàn)兩家鋁廠的槽況穩(wěn)定性和取得的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相差較大，具體指標(biāo)對比見表2。

4 結(jié)語

本文通過對500KA大型預(yù)焙槽啟動(dòng)后期管理工藝的實(shí)踐，對比總結(jié)出電解槽后期管理過程中采用快速建爐膛的工藝控制思路、合理搭配各項(xiàng)技術(shù)條件較早的建立了電解槽能量平衡和物料平衡，降低了電解槽早期破損機(jī)率，取得了良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，降低能耗，提高了企業(yè)在整個(gè)鋁行業(yè)中的影響力。